一种三维爆轰波结构模型墨粉载体的获取系统和方法

本发明涉及爆轰实验，特别是指一种三维爆轰波结构模型墨粉载体的获取系统和方法。

背景技术：

1、爆轰波是一种以超音速传播并伴随有化学反应的冲击波。爆轰波通过其前导冲击波压缩可燃气体实现自燃点火，并借助燃烧释放的化学能实现自持传播，在某些可燃介质中的传播速度甚至高达每秒几千米。一般来讲，由于爆轰现象包含物理化学过程的复杂性，爆轰波的三维空间结构和爆轰过程的高动态不稳定性，使得高精度的实验测量与可靠的数值模拟还是非常困难的，真实的爆轰波结构是瞬态的、三维的、不稳定的，然而已有研究居多是针对管壁的爆轰结构，所用烟膜载体只能从二维平面来分析爆轰波的结构，对爆轰三维结构的研究鲜有涉及。

技术实现思路

1、本发明提供了一种三维爆轰波结构模型墨粉载体的获取系统和方法，所述技术方案如下：

2、一方面，提供了一种三维爆轰波结构模型墨粉载体的获取系统，所述系统用于获取不同色彩和厚度的三维爆轰波结构模型墨粉，所述三维爆轰波结构模型墨粉烧结在pcb薄膜表面，形成三维爆轰波结构模型墨粉载体，所述三维爆轰波结构模型墨粉载体用于爆轰实验，通过观察和分析不同颜色和厚度的墨粉在载体上的层次分布，研究爆轰波的行为以及墨粉粒子的运动规律，揭示爆轰后气体和微粒分离的动力学过程，所述系统由计算机和3d微米留迹设备所组成。

3、可选地，所述计算机用于通过revit建模软件建立三维墨粉模型，输出.st l格式进行切割，得到.gcode格式的三维结构模型，所述计算机和所述3d微米留迹设备相连，并根据所述三维结构模型生成控制指令控制3d微米留迹设备，获取所述不同色彩和厚度的三维爆轰波结构模型墨粉，所述三维爆轰波结构模型墨粉的尺寸与爆轰实验所需载体尺寸相对应。

4、可选地，所述3d微米留迹设备由激光投射子系统、成像子系统、3d铺粉子系统、墨粉吸附子系统和外壳组成。

5、可选地，所述激光投射子系统包括点光源激光发射器、多条光滑轴杆、悬挂装置和上部传动装置，所述点光源激光发射器依靠所述悬挂装置和上部传动装置与所述外壳连接，并固定在所述外壳上，通过计算机的控制指令沿光滑轴杆进行前后左右往复运动，完成所述三维爆轰波结构模型墨粉载体每一层的激光照射工作，激光照射区域尺寸与载体尺寸相对应。

6、可选地，所述成像子系统包括液晶玻璃和两侧的轴杆，所述液晶玻璃放置在轴杆上固定，将所述液晶玻璃通电，玻璃中充斥着流动的电荷，根据所述计算机的控制指令使用所述点光源激光发射器，移动照射出需要的形状图案，受到照射部分的电阻就会变小，电荷消失，而没有受到照射的地方就依旧保留着电荷，这样就形成了带电的潜影，中间的留白区域就是需要的形状，然后使用所述点光源激光发射器照射所述留白区域，并进而透过所述留白区域照射所述液晶玻璃下面3d铺粉子系统铺设的墨粉。

7、可选地，所述3d铺粉子系统包括粉仓、磁辊、出粉刀、光滑轴杆和粉仓内的墨粉，所述粉仓沿所述光滑轴杆作前后运动，所述磁辊的两侧配有传动齿轮，用来通过驱动所述磁辊进行旋转，所述出粉刀安装在所述粉仓内，刀片与墨粉摩擦使墨粉颗粒带负电，所述磁辊通电带正电，将所述粉仓中的墨粉吸向所述磁辊，离开所述粉仓，通过所述墨粉吸附子系统将墨粉吸附到放置在电磁板上的pcb薄膜表面，通过所述计算机的控制指令控制所述粉仓沿所述光滑轴杆作前后运动，进行每一层墨粉的铺设。

8、可选地，所述墨粉吸附子系统包括电磁板、升降阀和弹簧微调螺杆，通过所述升降阀和弹簧微调螺杆控制所述电磁板靠近所述粉仓，将pcb薄膜放置在带有正电的电磁板上吸附从所述粉仓离开的墨粉，所述升降阀和弹簧微调螺杆控制所述电磁板的升降，当所述电磁板位于当前层，所述3d铺粉子系统完成当前层墨粉的铺设后，根据所述计算机的控制指令控制所述点光源激光发射器移动照射，激光的能量穿过所述液晶玻璃的留白区域，通过激光烧结技术，使墨粉达到对应的熔点，完成当前层形状的激光烧结，当前层的墨粉烧结完成后，根据所述计算机的控制指令，控制所述升降阀和弹簧微调螺杆使所述电磁板下降到下一层，进行新一轮的墨粉烧结，直至完成所有层的墨粉烧结，形成所述三维爆轰波结构模型墨粉载体。

9、可选地，所述墨粉的烧结程度通过更改所述点光源激光发射器的功率进行控制。

10、可选地，所述墨粉包括黑、蓝、黄、品红四原色。

11、另一方面，提供了一种三维爆轰波结构模型墨粉载体的获取方法，通过上述系统进行，包括：

12、s1、计算机通过revit建模软件建立三维墨粉模型，输出.st l格式进行切割，得到.gcode格式的三维结构模型，所述计算机和3d微米留迹设备相连，并根据所述三维结构模型生成控制指令控制所述3d微米留迹设备，获取不同色彩和厚度的三维爆轰波结构模型墨粉，所述三维爆轰波结构模型墨粉的尺寸与爆轰实验所需载体尺寸相对应；

13、s2、将pcb薄膜铺设在电磁板上，通电使电磁板带正电，并通过升降阀和弹簧微调螺杆控制pcb薄膜靠近粉仓；

14、s3、通电使粉仓内的磁辊带正电，同时出粉刀刀片与墨粉摩擦使墨粉颗粒带负电，所述磁辊将所述粉仓中的墨粉吸向所述磁辊，离开所述粉仓，并将墨粉吸附到放置在电磁板上的pcb薄膜表面，通过所述计算机的控制指令控制所述粉仓沿光滑轴杆作前后运动，进行每一层墨粉的铺设；

15、s4、每一层墨粉铺设完成后，通过计算机的控制指令控制点光源激光发射器移动照射液晶玻璃，进行黑白区域划分，留白区域为所述三维爆轰波结构模型墨粉载体每一层预制备的形状；

16、s5、根据所述计算机的控制指令控制所述点光源激光发射器移动照射，激光的能量穿过所述液晶玻璃的留白区域，通过激光烧结技术，使墨粉达到对应的熔点，完成当前层形状的激光烧结，当前层的墨粉烧结完成后，根据所述计算机的控制指令，控制升降阀和弹簧微调螺杆使所述电磁板下降到下一层，进行新一轮的墨粉烧结，直至完成所有层的墨粉烧结，形成所述三维爆轰波结构模型墨粉载体。

17、本发明提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

18、本发明获取的三维爆轰波结构模型墨粉载体可以用于爆轰实验，通过观察和分析不同颜色和厚度的墨粉在载体上的层次分布，可以从三维层面研究爆轰波的行为以及墨粉粒子的运动规律，揭示爆轰后气体和微粒分离的动力学过程。

技术特征：

1.一种三维爆轰波结构模型墨粉载体的获取系统，其特征在于，所述系统用于获取不同色彩和厚度的三维爆轰波结构模型墨粉，所述三维爆轰波结构模型墨粉烧结在pcb薄膜表面，形成三维爆轰波结构模型墨粉载体，所述三维爆轰波结构模型墨粉载体用于爆轰实验，通过观察和分析不同颜色和厚度的墨粉在载体上的层次分布，研究爆轰波的行为以及墨粉粒子的运动规律，揭示爆轰后气体和微粒分离的动力学过程，所述系统由计算机和3d微米留迹设备所组成。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述计算机用于通过revit建模软件建立三维墨粉模型，输出.stl格式进行切割，得到.gcode格式的三维结构模型，所述计算机和所述3d微米留迹设备相连，并根据所述三维结构模型生成控制指令控制3d微米留迹设备，获取所述不同色彩和厚度的三维爆轰波结构模型墨粉，所述三维爆轰波结构模型墨粉的尺寸与爆轰实验所需载体尺寸相对应。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述3d微米留迹设备由激光投射子系统、成像子系统、3d铺粉子系统、墨粉吸附子系统和外壳组成。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述激光投射子系统包括点光源激光发射器、多条光滑轴杆、悬挂装置和上部传动装置，所述点光源激光发射器依靠所述悬挂装置和上部传动装置与所述外壳连接，并固定在所述外壳上，通过计算机的控制指令沿光滑轴杆进行前后左右往复运动，完成所述三维爆轰波结构模型墨粉载体每一层的激光照射工作，激光照射区域尺寸与载体尺寸相对应。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述成像子系统包括液晶玻璃和两侧的轴杆，所述液晶玻璃放置在轴杆上固定，将所述液晶玻璃通电，玻璃中充斥着流动的电荷，根据所述计算机的控制指令使用所述点光源激光发射器，移动照射出需要的形状图案，受到照射部分的电阻就会变小，电荷消失，而没有受到照射的地方就依旧保留着电荷，这样就形成了带电的潜影，中间的留白区域就是需要的形状，然后使用所述点光源激光发射器照射所述留白区域，并进而透过所述留白区域照射所述液晶玻璃下面3d铺粉子系统铺设的墨粉。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述3d铺粉子系统包括粉仓、磁辊、出粉刀、光滑轴杆和粉仓内的墨粉，所述粉仓沿所述光滑轴杆作前后运动，所述磁辊的两侧配有传动齿轮，用来通过驱动所述磁辊进行旋转，所述出粉刀安装在所述粉仓内，刀片与墨粉摩擦使墨粉颗粒带负电，所述磁辊通电带正电，将所述粉仓中的墨粉吸向所述磁辊，离开所述粉仓，通过所述墨粉吸附子系统将墨粉吸附到放置在电磁板上的pcb薄膜表面，通过所述计算机的控制指令控制所述粉仓沿所述光滑轴杆作前后运动，进行每一层墨粉的铺设。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述墨粉吸附子系统包括电磁板、升降阀和弹簧微调螺杆，通过所述升降阀和弹簧微调螺杆控制所述电磁板靠近所述粉仓，将pcb薄膜放置在带有正电的电磁板上吸附从所述粉仓离开的墨粉，所述升降阀和弹簧微调螺杆控制所述电磁板的升降，当所述电磁板位于当前层，所述3d铺粉子系统完成当前层墨粉的铺设后，根据所述计算机的控制指令控制所述点光源激光发射器移动照射，激光的能量穿过所述液晶玻璃的留白区域，通过激光烧结技术，使墨粉达到对应的熔点，完成当前层形状的激光烧结，当前层的墨粉烧结完成后，根据所述计算机的控制指令，控制所述升降阀和弹簧微调螺杆使所述电磁板下降到下一层，进行新一轮的墨粉烧结，直至完成所有层的墨粉烧结，形成所述三维爆轰波结构模型墨粉载体。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述墨粉的烧结程度通过更改所述点光源激光发射器的功率进行控制。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述墨粉包括黑、蓝、黄、品红四原色。

10.一种三维爆轰波结构模型墨粉载体的获取方法，其特征在于，通过权利要求1-9所述的系统进行，包括：

技术总结本发明提供一种三维爆轰波结构模型墨粉载体的获取系统和方法，涉及爆轰实验技术领域，用于获取不同色彩和厚度的三维爆轰波结构模型墨粉，烧结在PCB薄膜表面，形成三维爆轰波结构模型墨粉载体，三维爆轰波结构模型墨粉载体用于爆轰实验，通过观察和分析不同颜色和厚度的墨粉在载体上的层次分布，研究爆轰波的行为以及墨粉粒子的运动规律，揭示爆轰后气体和微粒分离的动力学过程，系统由计算机和3D微米留迹设备所组成。本发明获取的三维爆轰波结构模型墨粉载体可以用于爆轰实验，通过观察和分析不同颜色和厚度的墨粉在载体上的层次分布，可以从三维层面研究爆轰波的行为以及墨粉粒子的运动规律，揭示爆轰后气体和微粒分离的动力学过程。技术研发人员：赵焕娟,康会峰,刘学荣,林伟,包颖昕,黄志安,王辉,赵润涵,庞磊受保护的技术使用者：北京科技大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29